태그 수집은 RFID 시스템에서 가장 중요한 기능 중 하나이다. 본 논문에서는 능동형 RFID 시스템에서 태그 충돌 문제를 완화시키고 태그 수집 성능을 향상시키기 위한 다중채널 기반 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜을 제안한다. 제안하는 충돌방지 프로토콜에서 리더는 하나의 공통채널을 통해 태그들에게 명령어를 전송하는 반면, 복수 개의 채널을 통해 동시에 여러 태그 응답을 수신한다. 또한 본 논문에서는 제안하는 충돌방지 프로토콜을 지원하는 능동형 RFID 시스템을 구현하였다. 구현된 하나의 리더와 총 60개의 태그를 이용하여 수행된 실험에서 제안하는 듀얼채널 기반 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜은 단일채널 기반 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜에 비해 큰 태그 수집 성능 향상을 보여주었다. 60개의 태그가 사용되었을 때, 듀얼채널 기반 충돌방지 프로토콜을 이용한 평균 태그 수집 시간은 600.532ms였고, 이는 싱글채널 기반 충돌방지 프로토콜을 이용해서 얻어진 1289.721ms 시간의 46.5%에 해당하였다.
태그 수집은 RFID 시스템에서 가장 중요한 기능 중 하나이다. 능동형 RFID 시스템 관련 표준인 ISO/IEC 18000-7은 프레임 슬롯 알로하 기반 충돌방지 알고리즘을 이용하여 태그 수집 알고리즘을 정의하는데, 이 표준에는 최적의 슬롯 크기를 결정하지 못하거나 수집된 태그들을 재우기 위해서 일대일 명령어를 사용함으로써 태그수집 성능을 저하시키는 비효율성 문제가 있다. 본 논문에서는 그러한 비효율성 문제를 극복하고 태그 수집 성능을 향상시키기 위해 1) 리더가 최적의 슬롯 크기를 유연하게 결정할 수 있도록 하는 새로운 슬롯 크기 결정 기법과 2) 수집된 태그들을 효율적으로 재우기 위한 브로드캐스트 기반 슬립 기법을 제안한다. 또한, 리더와 다중 태그로 구성된 능동형 RFID 시스템을 구현하였으며, 리더는 제안된 기법이 적용되었을 때 태그 수집 성능을 최대화할 수 있도록 설계하였다. 실험에서는 하나의 리더와 50개의 태그를 사용하여 실제 환경에서의 태그 수집 성능을 평가하였다. 실험 결과는 제안된 두 기법들이 적용되고 초기 슬롯 개수가 적절히 선택되었을 때, 표준의 태그수집 알고리즘에 비해 태그 수집 성능이 크게 향상됨을 보여준다.
최근 NFC(Near Field Communcation) 기반 통신 기능을 채용한 스마트기기 및 OS 등이 확산됨에 따라 기존 RFID를 이용하던 다양한 응용 분야에 대하여 NFC로의 대체가 진행되고 있다. 대표적으로 출입 통제나, e-ticket, 전자 결제 등의 분야에서 NFC가 RFID를 대체하고 있다. 기존의 RFID는 수동적 통신 기능만 제공하여 충분히 안전한 인증 및 권한 검증 방법을 제시하지 못하였으나, 능동형 통신기능을 제공하는 NFC를 활용하면 보다 안전한 인증 방식을 제공하여 다양한 응용에서 요구하는 보안 요구사항을 만족시킬 수 있다. 그러므로 본 논문은 NFC의 능동형 통신 기능을 활용하여 신용카드 결제, 출입통제 시스템 등에 활용될 수 있는 능동형 인증 방식을 제공할 수 있는 방법으로 EAP(Extensible Authentication Protocol)과 AAA(Authentication. Authorization and Accounting) 규약을 활용하는 방법을 제안한다.
본 논문에서는 RFID 기술 중 리더와 능동형 태그간 900MHz 대역을 사용하여 RFID EPC global network 교육용 시스템을 구현하였다. 능동형 태그와 리더의 설계를 임베디드 환경에서 제시하였으며 리더와 접속 가능한 서버의 소프트웨어 개발은 PC 윈도우 운영체제 환경에서 실현하였다. 개발 환경으로는 리더와 태그의 프로세서로 ATmega128를 사용하였고, 개발 언어는 C 언어로, 이를 제어하기 위하여 AVR 컴파일러가 사용되었다. 서버인 PC에서는 비주얼 스튜디오상의 비주얼 C++ 언어가 사용되었다. 시스템은 PC에서는 리더를 통해 EPC global 데이터가 포함되어 있는 태그를 붙여 관리하고, 인터넷을 통해 태그에 대한 정보 획득, 태그 메모리에 데이터를 읽기/쓰기 기능을 가지고 있다. 마지막으로 태그 메모리에 기록된 데이터를 리더를 통해 PC에 전송하고 읽기 명령으로 수신된 데이터와 태그로 전송하고 읽기 명령으로 수신된 데이터와 태그로 전송한 데이터를 비교한다. 이러한 기능을 가진 900MHz 대역의 EPC global Network RFID 교육용 시스템을 구현하였다.
본 논문은 유비쿼터스 컴퓨팅 시대를 열어가는 유비쿼터스의 핵심 기술인 RFID 시스템의 구성요소 중 하나인 Type B RFID 태그를 설계하였다. RFID 태그는 전원공급 여부에 따라 능동형과 수동형으로 구분한다. 본 논문에서는 현재의 IT분야에서의 RFID 시장과 연구동향에 맞춰 수동형 Type B RFID 태그의 Digital 파트를 설계하고, 성능을 검증하였으며, 향후 RFID 시스템의 연구방향에 대해서도 제시하였다.
최근 RFID, NFC, 스마트 기기 등 첨단 IT 기술의 융합을 통한 의료 서비스 및 프로세스 혁신에 대한 관심이 커지고 있다. 본 논문에서는 이러한 첨단 IT 기술을 활용하여 스마트 건강검진 시스템을 구축한 프로세스 혁신 사례를 제시한다. 종이 차트 및 수작업에 의존하는 기존의 비효율적인 방식에서 탈피하여 능동형 RFID 및 스마트 기기를 사용하여 건강검진 프로세스를 혁신하였다. 병원의 경쟁력을 강화하기 위해 새롭게 개발된 스마트 건강검진 시스템은 2013년 4월부터 삼성서울병원의 건강검진 센터에서 성공적으로 활용되고 있다. 새로운 시스템 도입을 통해 고객 서비스 품질 및 고객만족도 제고, 직원들의 업무 부하 경감, 업무 정확도 제고, 병원 경쟁력 강화 등의 효과를 보이고 있다.
본 논문에서는 능동형 RFID 시스템에서 태그 수집의 성능을 향상시키기 위한 새로운 태그 수집 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘에서 리더는 인식 슬롯 스캔 과정을 통해 빈 슬롯과 충돌 슬롯의 발생을 검출하고 이들에 의한 시간 낭비를 감소시켜서 태그 수집의 성능을 향상시킨다. 본 논문에서는 실제 환경에서의 실험을 통 해 제안하는 태그 수집 알고리즘의 성능 향상을 평가하기 위해 능동형 RFID 리더와 태그를 구현하였다. 하나의 리더와 60개의 태그를 이용한 실험 결과에서 제안하는 태그 수집 알고리즘은 ISO/IEC 18000-7 표준의 태그 수집 알고리즘에 비해 평균 21.7%의 태그 수집 시간 감소와 평균 28.3%의 인식 처리율 향상을 보였고, 20개의 태그를 대상으로 한 배터리 소모 실험에서는 평균 22.7%의 태그 배터리 소모 감소를 보였다.
현재 우리나라는 좁은 국토와 도시 집중화로 인해 급증하고 있는 지하매설물의 체계적인 관리가 어느 때보다 요구되고 있다. 그러나 다른 분야에서 빠르게 진행되고 있는 전산화 및 정보화 작업에 비해 상대적으로 더딘 지리정보체계 구축으로 지하매설물 관리를 위한 정보시스템이 미비한 상태이다. 이는 지리정보체계 구축 방법에 어려움과 소요되는 인력, 비용, 시간 등이 크기 때문으로 판단된다. 본 논문에서는 GPS와 능동형 RFID를 이용한 위치기반 지하매설물 정보시스템의 구현을 기술하고 시뮬레이션하였다. 이 시스템은 GPS NMEA Sentence의 위치정보와 능동형 RFID의 인식정보를 결합한 데이터를 이용하여 정확하고 체계적인 지하매설물 정보 구축이 가능하고, 효율적인 지하매설물 관리를 위한 인터페이스를 제공한다.
본 논문에서는 능동형 RFID 시스템의 표준인 ISO/IEC 18000-7의 성능을 개선하기 위하여 간소화된 태그 수집 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘에서는 태그 수집 라운드의 시작을 나타내는 수집 명령을 수정하여, 이전 라운드의 LP 구간 응답에 대한 결과를 포함시킨다. 수집 명령을 수신한 태그는 자신이 응답한 슬롯의 충돌 여부를 확인하고, 별도의 점대점 읽기 명령과 슬립 명령 없이 자신의 데이터 슬롯으로 추가적인 데이터를 전송하고 슬립 상태로 천이한다. 표준에서의 수집 라운드는 일련의 수집 명령, 수집 응답, 읽기 명령, 읽기 응답, 및 슬립 명령으로 구성된다. 반면, 제안한 태그 수집 알고리즘은 표준과는 달리 하나의 수집 라운드가 수집 명령 및 수집 응답으로만 구성된다. 성능 분석결과, 태그의 수가 300개일 때 제안한 기법의 평균 식별지연은 표준에 비하여 16% 개선됨을 알 수 있었다.
다중인터페이스, 다중채널 2.4GHz 능동형 RFID시스템에서 리더가 태그들을 수집할 때, 특정 인터페이스로 태그가 집중화되는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 인터페이스 간 부하 분산 프로토콜인 LP-결합과 AP-균형 프로토콜을 설계하고 시뮬레이션을 통하여 성능의 우수성을 보였다. 설계된 프로토콜들을 펌웨어레벨의 하드웨어에서 구현하기에는 세 가지 문제를 가진다. 첫째, 태그가 랜덤하게 리더의 채널을 선택하고, 리더가 태그의 채널을 변경시킬 수 있는 방법이 필요하다. 둘째, 리더와 태그 간 동기 문제이다. 셋째, 하나의 MCU가 2개의 인터페이스를 동시에 동작시키는 문제이다. 이 같은 문제를 해결하기위해 태그 채널 변경을 위한 메시지 설계 및 태그 채널 변경 방법과 리더와 태그 간 동기를 맞추기 위한 프로토콜을 구현했다. 그리고 실험을 통해 프로토콜의 성능을 비교 분석 하였다. LP윈도우크기가 같을 경우, 부하분산을 통해 충돌 확률을 낮게 하는 LP-결합, AP-균형의 성능이 단일인터페이스보다 우수했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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